JP3206069B2 - 薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents

薄膜トランジスタの製造方法

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JP3206069B2
JP3206069B2 JP01226392A JP1226392A JP3206069B2 JP 3206069 B2 JP3206069 B2 JP 3206069B2 JP 01226392 A JP01226392 A JP 01226392A JP 1226392 A JP1226392 A JP 1226392A JP 3206069 B2 JP3206069 B2 JP 3206069B2
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gate electrode
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアクティブマトリクス方
式の液晶ディスプレイ(LCD)やメモリ集積回路に利
用される薄膜トランジスタ(TFT)およびその製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】薄膜トランジスタにおいては、いわゆる
オフ電流を低減させることが重要であり、図2のような
種々の手法が従来から試みられている。同図(a)は、
半導体薄膜1上にゲート絶縁膜2を形成し、その上に形
成されたゲート電極3およびマスク材4を介してイオン
注入によりソース領域1Sおよびドレイン1Dを形成し
た後、ゲート電極3をエッチングして細らせる。これに
よれば、ゲート電極3のエッチング分だけのオフセット
が得られるので、オフ電流の低減が可能である。
【0003】同図(b)は、ゲート電極3の側壁に絶縁
膜5を設けてイオン注入することにより、オフセット構
造あるいはLDD構造を実現するものであり、同図
(c)はマスク材6を設けてイオン注入することによ
り、ゲート電極3とソース領域1Sおよびドレイン領域
1Dの間に距離を持たせるものである。いずれによって
も、オフ電流の低減が可能である。
【0004】ところで、本出願人は、このようなオフセ
ット構造あるいはLDD構造を実現するに際して、ゲー
ト電極3としてタンタルを用い、これを陽極酸化する新
規な技術を特許出願した(平成3年5月8日、未公
開)。図2(d)はこれを示している。すなわち、まず
ゲート絶縁膜2上にゲート電極3を形成し、これをマス
クとしてイオン注入することにより、不純物を添加した
半導体薄膜1からなるソース領域1S,ドレイン領域1
Dを形成する。しかる後、陽極酸化によってTa2 5
の絶縁膜31を形成すると、ゲート電極3が細らされて
オフセット構造が得られる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の特許出
願の技術では、コンタクト開孔プロセスが困難になる問
題点があった。これを、図3の工程図により説明する。
まず、ガラスなどの基板10上にポリシリコンからなる
半導体薄膜1を形成し、ゲート絶縁膜2を形成する。次
に、タンタルからなるゲート電極3を形成し、これをマ
スクにイオン注入する。しかる後、ゲート電極3を陽極
酸化してTa2 5 の絶縁膜31を形成し、全面にSi
2 の絶縁膜7を形成する(同図(a)参照)。
【0006】次に、コンタクト開孔のためにレジスト膜
8を塗布してパターンニングし(同図(b)参照)、S
iO2 の絶縁膜7をエッチングする。これにより、ソー
ス領域1Sおよびドレイン領域1Dの半導体薄膜1と、
Ta2 5 の絶縁膜31とが露出されてコンタクトを取
ることが可能になる。
【0007】しかし、Ta2 5 の絶縁膜31のエッチ
ングはCF4 /O2 を用いたCDE(化学的気相エッチ
ング)なので、Ta2 5 の絶縁膜31と同時にソース
領域1Sおよびドレイン領域1Dを構成するポリシリコ
ンも同時にエッチングされてしまう。このため、従来か
ら確立されているコンタクト開孔プロセスを用いること
ができない欠点があった。本発明は、かかる従来技術の
問題点を解決することを課題としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係る薄膜トラン
ジスタの製造方法は、ソース、ドレイン及びチャネル領
域を形成すべき半導体薄膜と、該半導体薄膜上に設けら
れたゲート絶縁膜となるべき第1の絶縁膜と、該第1の
絶縁膜を介して前記チャネル領域となる前記半導体薄膜
上に設けられたゲート電極と、該ゲート電極の上面に設
けられた前記第1の絶縁膜と同一の材料からなる第3の
絶縁膜とを順次形成する第1の工程と、前記第3の絶縁
膜と前記ゲート電極をマスクとして前記半導体薄膜に不
純物をドーピングすることにより、前記半導体薄膜にソ
ース領域及びドレイン領域を自己整合的に形成する第2
の工程と、前記第2の工程の後に前記ゲート電極の側壁
を酸化して前記ゲート電極を細らせることにより、前記
自己整合的に形成された領域を前記ゲート電極からオフ
セットさせる第3の工程と、前記第1及び第3の絶縁膜
上に第4の絶縁膜を形成する第4の工程と、コンタクト
領域にて、前記第1、第3、及び第4の絶縁膜をエッチ
ングすることにより、前記半導体薄膜及び前記ゲート電
極を露出させる第5の工程と、を備えることを特徴とす
る。
【0009】
【0010】
【作用】本発明の薄膜トランジスタによれば、ドナーあ
るいはアクセプタとなる不純物を添加した半導体薄膜に
対して、ゲート電極が所定量だけオフセットされるの
で、オフ電流の低減が可能になる。そして、例えば酸化
シリコンからなる第3の絶縁膜をゲート電極の上面に設
けたので、これがコンタクト開孔プロセスにおいて、ゲ
ート絶縁膜と同時にエッチングされるように働き、従っ
て製造工程において、従来のコンタクト開孔プロセスを
使用することが可能になる。
【0011】
【実施例】以下、添付図面により本発明の一実施例を説
明する。なお、図面において同一の構成要素には同一の
符号を付すことにより、重複する説明は省略する。
【0012】図1はそのプロセスを示す工程別の断面図
である。まず、先の特許出願に示されたのと同様にし
て、ガラスなどの基板10上にポリシリコンなどの半導
体薄膜1およびゲート絶縁膜2を形成し、チャネル領域
にタンタルのゲート電極3とSiO2 の絶縁膜71との
二層構造を形成する。(図1(a)参照)。次に、この
絶縁膜71とゲート電極3をマスクとして、ドナーある
いはアクセプタとなる不純物を添加することにより、ポ
リシリコンの半導体薄膜1にソース領域1Sおよびドレ
イン領域1Dを自己整合的に形成する。
【0013】次に、SiO2 の絶縁膜71をマスクと
し、タンタルのゲート電極3の側壁を陽極酸化すること
により、Ta2 5 の絶縁膜31を形成する(同図
(b)参照)。すると、ゲート電極3は細らされること
になるので、自己整合的に形成されたドナーあるいはア
クセプタとなる不純物を添加した領域は、ゲート電極3
から一定の距離だけオフセットする。しかる後、全面に
SiO2 の絶縁膜7を堆積する(同図(c)参照)。
【0014】次に、レジストマスクをフォトリソグラフ
ィにより形成し(図示せず)、これを用いてSiO2
絶縁膜7にコンタクト用の開孔を形成する。すると、ソ
ース、ドレインおよびゲート電極の形成領域でSiO2
の絶縁膜71とSiO2 のゲート絶縁膜2のエッチング
が同時になされる(同図(d)参照)。
【0015】このようにSiO2 のみに蝕刻性を有する
エッチャントを用いてエッチングを行なえば、ソースお
よびドレイン電極とコンタクトされるべき半導体薄膜1
と、ゲート電極3が共に露出する。その後、オーミック
電極(図示せず)をコンタクト開孔に埋め込めば、本発
明の薄膜トランジスタが出来上がる。
【0016】本発明については、種々の変形が可能であ
る。例えば、ゲート電極3として用い得る材料として
は、アルミニウムやニオブでもよく、タンタルと同様に
陽極酸化が行なえる。また、陽極酸化膜の薄膜厚は、印
加電圧によってコントロールできるので、種々のオフセ
ット量によって種々の薄膜トランジスタの特性を実現で
きる。また、エッチングされるゲート絶縁膜2、上面の
絶縁膜7およびゲート電極3上の絶縁膜71は、SiO
2 に限らず、ゲート電極3および半導体薄膜1と選択エ
ッチングが可能なものであれば、種々の物質を用い得
る。
【0017】さらに、前述の実施例において、タンタル
のゲート電極3をパターニングし、その後ドナー、アク
セプタとなる不純物添加をすることなく陽極酸化し、こ
の陽極酸化によるTa2 5 の絶縁膜31とゲート電極
3をマスクとしてイオン注入してもよい。この場合に
も、いわゆるオフセット構造となり、同様の効果が得ら
れる。
【0018】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り本発明では、
ドナーあるいはアクセプタとなる不純物を添加した半導
体薄膜に対して、ゲート電極が所定量だけオフセットさ
れるので、薄膜トランジスタのオフ電流の低減が可能に
なる。そして、例えば酸化シリコンからなる第3の絶縁
膜を設けたので、これがコンタクト開孔プロセスにおい
てゲート絶縁膜と同時にエッチングされることになり、
従って製造プロセス中において、すでに確立された従来
のコンタクト開孔プロセスを使用することが可能にな
る。このため、製造上の歩留りを向上させ、低コスト化
を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の薄膜トランジスタを製造するプロセス
図である。
【図2】従来技術および先願の技術の説明図である。
【図3】先願の技術の問題点を示すプロセス図である。
【符号の説明】
1…半導体薄膜、2…ゲート絶縁膜、3…ゲート電極、
31…Ta2 5 の絶縁膜31、10…基板、7…Si
2 の絶縁膜、71…SiO2 の絶縁膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/786 H01L 21/336

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ソース、ドレイン及びチャネル領域を形
    成すべき半導体薄膜と、 該半導体薄膜上に設けられたゲート絶縁膜となるべき第
    1の絶縁膜と、該第1の絶縁膜を介して前記チャネル領
    域となる前記半導体薄膜上に設けられたゲート電極と、
    該ゲート電極の上面に設けられた前記第1の絶縁膜と同
    一の材料からなる第3の絶縁膜とを順次形成する第1の
    工程と、前記第3の絶縁膜と前記ゲート電極をマスクとして前記
    半導体薄膜に不純物をドーピングすることにより、前記
    半導体薄膜にソース領域及びドレイン領域を自己整合的
    に形成する 第2の工程と、前記第2の工程の後に前記ゲート電極の側壁を酸化して
    前記ゲート電極を細らせることにより、前記自己整合的
    に形成された領域を前記ゲート電極からオフセットさせ
    第3の工程と、 前記第1及び第3の絶縁膜上に第4の絶縁膜を形成する
    第4の工程と、 コンタクト領域にて、前記第1、第3、及び第4の絶縁
    膜をエッチングすることにより、前記半導体薄膜及び前
    記ゲート電極を露出させる第5の工程と、を備えること
    を特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
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